Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

• ВВЕДЕНИЕ
• 1. Понятие заземления и расчет заземляющего устройства
• 1.1 Заземление. Устройство заземления
• 1.2 Расчет заземляющего устройства электроустановок
• Глава 2.Молниезащита
• 2.1 Особенности системы молниезащиты
• 2.2 Расчет молниезащиты
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
• ЗАДАНИЕ
• на курсовую работу
• 1.Тема курсовой работы: «Расчет заземляющего устройства и молниезащиты электроустановок»
• 2. Срок сдачи студентом законченной работы «30» декабря 2020 г.
• 3.Исходные данные: ; ТП?35/0,4 кВ; p = 800 Ом•м (песок); AЧB= 18Ч8 м; t = 5 м; вид ЗУ ? K; климатическая зона ? IV; вертикальный электрод ? круглая сталь d=16,L = 5 м; горизонтальный ? полоса 40Ч4. .
• Тип м/з 2С ? двойная стержневая; зона Б; = 20 м; = 40 м;; B=15 м; ч/год; n = 7 . .
• 4. Определить количество вертикальных электродов и длину горизонтальных заземлений, фактическое, разместить ЗУ на плане; определить параметры зон молниезащиты и изобразить их, габаритные размеры защищаемого объекта, возможную поражаемость объекта. .
• 5. Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей).
• 6. Спец. часть курсовой работы: отсутствует.
• 7. Консультанты

ВВЕДЕНИЕ

Для защиты людей, обслуживающих или работающих на электроустановках, от поражения током, ожогов и действий электрической дуги необходимо применять защитное заземление.

Молнии представляют большую опасность как для человека, так и для зданий и сооружений. Молнии - электрические разряды большой мощности, которые при попадании могут разрушить конструкции, вывести из строя электроприборы и линии электропередачи. При возведении качественно выполненных молниеотводов, сокращается количество травматизма и разрушений сооружений и инженерных сетей. Природа молнии такова, что по достижении нижних слоев атмосферы удар приходится на самую высокую точку в радиусе опасной зоны.

Молния ударяет в самую высокую точку сооружения, проходя минимальное расстояние от облака до объекта. По сути, получается короткое замыкание, протекают гигантские токи, выделяется огромная энергия. Если молниезащита отсутствует, то вся энергия молнии воспринимается зданием и растекается по токопроводящим конструкциям. Последствия такого удара - пожары, поражения людей, выход из строя электротехники.

1. Понятие заземления и расчет заземляющего устройства

1.1 Заземление. Устройство заземления

1.1.1 Заземление. Основные понятия

Заземление -- преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством. В электротехнике при помощи заземления добиваются защиты от опасного действия электрического тока путём снижения напряжения прикосновения до безопасного для человека и животных значения. Также заземление применяется для использования земли в качестве проводника тока. Производится с помощью заземлителя, обеспечивающего непосредственный контакт с землёй, и заземляющего проводника.

Глухозаземлённая нейтраль -- нейтраль трансформатора или генератора, присоединённая непосредственно к заземляющему устройству.

Изолированная нейтраль -- нейтраль трансформатора или генератора, неприсоединённая к заземляющему устройству или присоединённая к нему через большое сопротивление приборов сигнализации, измерения, защиты и других аналогичных им устройств.

Заземляющее устройство-- совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

Заземлитель -- проводящая часть или совокупность соединённых между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землёй непосредственно или через промежуточную проводящую среду.

1.1.2 Естественное и искусственное заземление

К естественному заземлению принято относить те конструкции, строение которых предусматривает постоянное нахождение в земле. Однако, поскольку их сопротивление ничем не регулируется и к значению их сопротивления не предъявляется никаких требований, конструкции естественного заземления нельзя использовать в качестве заземления электроустановки. К естественным заземлителям относят, например, железобетонный фундамент здания.

Искусственное заземление -- это преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки электрической сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством.

Заземляющее устройство (ЗУ) состоит из заземлителя (проводящей части или совокупности соединённых между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землёй непосредственно или через промежуточную проводящую среду) и заземляющего проводника, соединяющего заземляемую часть (точку) с заземлителем. Заземлитель может быть простым металлическим стержнем (чаще всего стальным, реже медным) или сложным комплексом элементов специальной формы.

Качество заземления определяется значением сопротивления заземления / сопротивления растеканию тока (чем ниже, тем лучше), которое можно снизить, увеличивая площадь заземляющих электродов и уменьшая удельное электрическое сопротивление грунта: увеличивая количество заземляющих электродов и / или их глубину; повышая концентрацию солей в грунте, нагревая его и т. д.

Электрическое сопротивление заземляющего устройства различно для разных условий и определяется/нормируется требованиями ПУЭ и соответствующих стандартов.

1.1.3 Защитная функция заземления

Защитные заземления предотвращают возможность попадания человека под напряжение (поражение током), что возможно в случае повреждения изоляции электрического оборудования или соприкосновения с оборванными проводами. Защитному заземлению подлежат все металлические наружные части и каркасы электротехнического оборудования.

Защитное действие заземления основано на двух принципах:

Уменьшение до безопасного значения разности потенциалов между заземляемым проводящим предметом и другими проводящими предметами, имеющими естественное заземление.

Отвод тока утечки при контакте заземляемого проводящего предмета с фазным проводом. В правильно спроектированной системе появление тока утечки приводит к немедленному срабатыванию защитных устройств (устройств защитного отключения -- УЗО).

В системах с глухозаземлённой нейтралью -- инициирование срабатывания предохранителя при попадании фазного потенциала на заземлённую поверхность.

1.2 Расчет заземляющего устройства электроустановок

1. Определение расчетного сопротивления одного вертикального электрода

,(1.1)

где ? расчетное удельное сопротивление грунта, взятое из исходных данных Ом м (грунт-песок);

K_сез.в? коэффициент сезонности, учитывающий промерзание и просыхание грунта, вертикальный вид заземления;

K_сез.в = F(верт.III) = 1,3 по таблице 1.1;

K_сез.г =1,3.

Вышеуказанные коэффициенты сезонности приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 Коэффициенты сезонности

Климатическая зона	Вид заземления	Дополнительные сведения
	вертикальный	горизонтальный
I	1,9	5,8	Глубина заложения вертикальных заземлений от поверхности земли 0,5…0,7 м
II	1,7	4,0	Глубина заложения горизонтальных заземлений 0,3…0,8 м
III	1,5	2,3
IV	1,3	1,8

Тогда:

Определение предельного сопротивления совмещенного ЗУ подстанции

;(1.2)

где R_зу ? сопротивление заземляющего устройства , Ом;

I_з? расчетный ток замыкания на землю, А.

(1.3)

где U_н ? номинальное линейное напряжение сети, взятое из исходных данных;

L_вл? длина кабельных и воздушных электрически связанных линий.

Тогда

Ом

По таблице 1.2 требуемое наибольшее допустимое значение сопротивления заземляющего устройства:

Требуемое по НН Ом на НН.

Таблица 1.2Наибольшие допустимые значения R_з для 3-фазных сетей

Напряжение сети, кВ	Режим нейтрали	Rз.нб, Ом	Вид ЗУ
110 и выше	ЗН	0,5	Заземлеие
3…35	ИН	10
0,66 0,38 0,22	ГЗН	2 4 8	Занулени
0,66; 0,38; 0,22	ИН	4	Заземлене

Принимается Ом (наименьшее из двух)

Но так как , то для расчета принимается

Определение количества вертикальных электродов

без учета экранирования (расчетное):

; (1.4)

где r_в ? расчетное сопротивление одного вертикального электрода Ом, рассчитанное в п. 1.1.

.

Принимаем .

* с учетом экранирования:

;(1.5)

где ? коэффициент использования электродов, приведенный из таблицы 1.3

По таблице 1.3, указанной ниже, уточняются коэффициент использования вертикального электрода:

Таблица 1.3Значения коэффициентов использования электродов

		Дополнительные сведения
	1	2	3
4							Числитель для контурного ЗУ, а знаменатель ? для рядного
6
10
20
30

Тогда:

.

Для обеспечения требуемого увеличиваем количество заземлителей до .

Размещение ЗУ на плане

Так как ранее выбрано:

Минимальное расстояние от объекта - 1 м.

Так как контурное ЗУ закладывается на расстоянии не менее 1 м, то длина по периметру закладки равна

Рисунок 1. План ЗУ ТП-35/0,4

Определение уточненных значений сопротивлений вертикальных и горизонтальных электродов

Сопротивления вертикальных и горизонтальных электродов определяем по формулам:

где Rв. и Rг. ? сопротивления вертикального и горизонтального электродов с учётом коэффициентов использования, Ом;

rв. ? сопротивление одиночного вертикального заземления, Ом; rв. = 312 Ом;

Nв. ? число вертикальных заземлителей; Nв. = 15;

зв. и зг. ? коэффициенты использования вертикального и горизонтального электродов; по табл. 1.13.5 ?1, с. 91??в зависимости от Nв. = 15 и а?L = 2, принимаем:

зв. = F(конт.; верт.; 2; 15) = 0,665;

зг. = F(конт.; гор.; 2; 15) = 0,36;

Lп. ? длина по периметру закладки, м; Lп. = 70 м;

с ? расчётное удельное сопротивление грунта, Ом • м; в исходных данных задано: с = 800 Ом • м (грунт ---песок);

Ксез.г. ?коэффициент сезонности, учитывающий промерзание и просыхание грунта, горизонтальный вид заземления; по табл. 1.13.2 для IV климатической зоны и горизонтального вида заземления принимаем: Ксез.г.=F (IV; гор.) = 1,8;

b ? ширина полосы, м; b = 40мм=0,04 м;

t ? глубина заложения, м; t = 0,5 м.

Рассчитывая по формулам, получаем:

Определение фактического сопротивления ЗУ

(1.10)

.

(32 Ом) (25,2 Ом),

следовательно, ЗУ будет эффективно.

Глава 2.Молниезащита

2.1 Особенности системы молниезащиты

Молниезащита объекта -- комплекс мероприятий и устройств, которые способны защитить отдельно стоящие здания и сооружения от ударов молний. Существует три основных фактора воздействия молнии: непосредственное попадание молнии в крышу здания; удар в близлежащие коммуникационные и технические объекты; удар в землю вблизи дома либо в рядом расположенный объект с дальнейшим попаданием разряда в землю. В первом случае прямой удар может привести к серьезным разрушениям -- резкое нагнетание температуры и запекание материалов кровли, а в редких случаях -- даже к возгоранию деревянных конструкций и перекрытий крыш. Главный разрушающий фактор скрыт в ударной волне, которую порождает молния. При ударе в коммуникационные объекты или в линии электропередач создается ток грозового импульса, который попадает в жилье по электрическим проводам и трубам. Это может привести к поражению человека электрическим током, повреждению оболочек и жил кабелей, поломке оборудования и сбою в работе внутренних систем.

В третьем варианте разряд попадает в землю. При большом сопротивлении земли либо из-за других факторов напряжение может пойти через заземлитель в нулевой провод обратно в дом. В частных домах ноль заземляется в поселковых трансформаторных подстанциях. Может возникнуть случай, когда напряжение будет и на фазе, и на ноле, что также приведет к поломке приборов и техники. Но это редкий случай: как правило, ток, попадая в землю, равномерно растекается.

По исполнению системы защиты бывают: внешние; внутренние.

Внешняя молниезащита представляет собой систему, обеспечивающую перехват молнии и отвод её в землю, тем самым, защищая здание (сооружение) от повреждения и пожара. В момент прямого удара молнии в строительный объект правильно спроектированное и сооружённое молниезащитное устройство должно принять на себя ток молнии и отвести его по токоотводам в систему заземления, где энергия разряда должна безопасно рассеяться. Прохождение тока молнии должно произойти без ущерба для защищаемого объекта и быть безопасным для людей, находящихся как внутри, так и снаружи этого объекта.

Существуют следующие виды внешней молниезащиты:

молниеприемная сеть;

натянутый молниеприемный трос;

молниеприемный стержень.

Внутренняя молниезащита представляет собой совокупность устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). Назначение УЗИП -- защитить электрическое и электронное оборудование от перенапряжений в сети, вызванных резистивными и индуктивными связями, возникающих под воздействием тока молнии. Общепринято выделяют перенапряжения, вызванные прямыми и непрямыми ударами молнии. Первые происходят в случае попадания молнии в здание (сооружение) или в подведенные к зданию (сооружению) линии коммуникаций (линии электропередачи, коммуникационные линии). Вторые -- вследствие ударов вблизи здания (сооружения) или удара молнии вблизи линий коммуникаций. В зависимости от типа попадания различаются и параметры перенапряжений.

2.2 Расчет молниезащиты

1. Определение параметров молинезащиты

Для одиночного стержневого молниеотвода определяем параметры молниезащиты (м/з) для зоны А по табл. 1.14.1 -1, с. 98:

---высота вершины конуса h0 стержневого молниеотвода:

h0 = 0,85 • h = 0,85 • 40 = 34 м,

где h ? полная высота стержневого молниеотвода, м; h = 40 м;

---радиус защиты r0 на уровне земли:

r0 = (1,1 ? 2 • 10?3 • h) • h = (1,1 ? 2 • 10?3 • 40) • 40= 40,8 м;

радиус защиты rх на высоте защищаемого сооружения

rх = (1,1 ? 2 • 10?3 • h) • (h ? 1,2 • hх) = (1,1 ? 2 • 10?3 • 40) • (40 ? 1,2 • 20) = 16,32 м,

hх?высота защищаемого сооружения,м; hх=20м.

Зона А имеет степень надёжности защиты ? 99,5%.

высота hм стержневого молниеприёмника:

hм = h ? h0 = 40 ? 34 = 6 м;

активная высота hа молниеотвода:

hа = h ? hх = 40 ? 20 = 20 м;

гол защиты б (между вертикалью и образующей):

Определение максимальных габаритов защищаемого сооружения

м.

А = 29 м.

По условию B= 15 м

м.

Определение возможной поражаемости защищаемого объекта в зоне при отсутствии молниезащиты

Ожидаемое количество поражений молнией в год:

где n - среднегодовое число ударов молнии в 1 земной поверхности в месте нахождения здания или сооружения.

поражений.

Приведем зону двойного стержневого молниеотвода (рис.2) и запишем полученные значение в таблицу 2.

Рисунок 2 ? Зона двойного стержневого молниеотвода

Таблица 2 Расчетные данные для зоны двойного стержневого молниеотвода

Величины	Числовые значения
	34 м
	40,8 м
	16,32 м
	6 м
	20 м
	50,2
	27,4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения данного курсового проекта были рассчитаны все необходимые параметры заземляющего устройства, которое позволяет снизить до безопасной величины напряжение относительно земли на металлических частях оборудования, которые не находятся под напряжением, но могут оказаться под напряжением вследствие нарушения изоляции электроустановок. В результате замыкания на корпус заземленного оборудования снижается напряжение прикосновения и, как следствие,- ток, проходящий через тело человека, при его прикосновении к корпусам.

То есть заземляющее устройство -- это совокупность заземлителя и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем.

Так же были определены параметры молниезащиты электроустановок

На предприятиях, в которых возможно образование различного рода взрывоопасных смесей, при грозовых разрядах и прямых ударах молний могут возникнуть пожары и взрывы. Для защиты подобных предприятий, а также электрооборудования распределительных устройств электрических подстанций от этой опасности применяют молниезащиту -- молниеотводы.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

заземляющее устройство молниезащита электроустановка

1. Александров К. К. и др. Электротехнические чертежи и схемы. М. : Энергоатомиздат, 1990.

2. Ангарова Т. В. и др. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. М. : Энерrоатомиздат, 1981.

3. Астахов Б. А. и др. Справочник по электрическим установкам высокого напряжения . М.:, Энергоатомиздат, 1989.

4. Инструкция по устройству молинезащиты зданий и сооружений РД 34.21.122-87. М.: Энергоатомиздат, 1989.

5. Шеховцов В. П. Справочник-пособие по ЭО и ЭСН. Обнинск: Фабрика офсетной nечати, 1994.

6. Смирнов А. Д и др. Справочная книжка энергетика. М.: Энергоатомиздат, 1987.

7. Рожкова Л. Д, Козулин В. С. Электрооборудование станций и подстанций . М. : Энергоатомиздат, 1987.

Размещено на Allbest.ru

...